Колообіг вуглецю

Вуглець є головним будівельним матеріалом усіх живих організмів, а тому його колообіг найбільше поширений у природі. Колообіг вуглецю здійснюється за допомогою трьох груп організмів: продуцентів – зелених рослин і деяких бактерій, що шляхом фотосинтезу та хемосинтезу нагромаджують первинну органічну речовину з неорганічної; консументів – організмів, які споживають первинну органічну речовину і переводять її в інші форми (тварини, паразитичні рослини); редуцентів або деструкторів – організмів, що живуть завдяки мертвим органічним речовинам, розкладаючи їх до мінеральних форм (бактерії, гриби, найпростіші).

Групу організмів-консументів поділяють на три підгрупи: кон-сументи першого порядку – травоїдні тварини, або фітофаги, тобто споживачі органічної речовини, утвореної рослинами та хемосинте-зуючими бактеріями; консументи другого порядку – хижаки і паразити, що живуть завдяки травоїдним тваринам; консументи третього порядку – хижаки і паразити, що поїдають хижих тварин і паразитів. Тварини другого і третього порядків утворюють групу зоофагів.

Органічну речовину синтезують зелені рослини з вуглекислого газу атмосфери, вміст якого коливається від 0,03 до 0,033%. Запаси вуглекислого газу в атмосфері такі, що якби надходження його припинилося, то вони, за даними різних авторів, вичерпалися б протягом 4-35 років (табл. 6.3).

Які ж джерела надходження вуглекислого газу в атмосферу? Підраховано, що людська популяція щорічно видихає 1,08^1012 кг СО2, рослини і тварини виділяють на один-два порядки більше, тобто 1,08*1013-1014 кг, теплоенергетика, промисловість та транспорт унаслідок спалювання вуглеводнів викидають близько1,25*1012 кг, і ця кількість постійно зростає. Підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері може спричинити так званий “парниковий ефект”, наслідком якого може стати глобальне потепління. Ця тенденція є нині пріоритетною. За сто останніх років температура повітря на Землі (за різними даними) підвищилася на 0,6-0,7°С. Деякі вчені твердять про можливе глобальне похолодання, наслідком якого може бути чергове покривне зледеніння. Обидві тенденції матимуть негативні наслідки для людської спільноти і всього органічного світу Землі. Природний шлях надходження вуглекислого газу в атмосферу – виверження вулканів та викиди джерел, зокрема гейзерів, з яких надходить збагачена вуглекислим газом вода.

Зелені рослини синтезують органічні речовини за допомогою сонячної енергії з вуглекислого газу та води. Цей процес має назву фотосинтезу. Вивчення і розкриття механізму фотосинтезу триває вже понад 235 років. Англієць Д. Прістлі (1733-1804) 1771 року відкрив явище, згідно з яким рослини вдень виділяють кисень, очищаючи повітря, зіпсуте диханням і горінням. Досконаліше процес фотосинтезу вивчив російський вчений К. Тімірязєв (1843-1920). Серед багатьох дослідників фотосинтезу варто назвати американця М. Келвіна, якому за детальне розкриття механізму фотосинтезу присуджено Нобелівську премію.

За М. Келвіним, процес фотосинтезу відбувається в такій послідовності: вуглекислий газ, потрапляючи в клітину зеленого листка, приєднується до акцептора (лат. ассерїог – одержувач), з яким продовжує подальший рух і перетворення. Завдяки ферменту альдолази (лат. aldolaza – закваска), спеціальної білкової речовини, що зумовлює перетворення, утворюється простий цукор-глюкоза, а з нього – сахароза і крохмал. Частина синтезованої речовини знову переходить в акцептор і таким чином функціонує циклічний процес. Циклічним процесам характерна саморегуляція. Фотосинтез є саме саморегульованим процесом. За участю інших ферментів цукри перетворюються в білки, жири та інші органічні речовини, потрібні для життя рослин.

Протягом року рослини Суходолу та Океану засвоюють близько 5*1013 кг вуглецю, розкладають 1,3*1014 кг води, виділяють 1,2*1014 кг молекулярного кисню і запасають 4*1017 ккал сонячної енергії. Зауважимо, що цей обсяг сонячної енергії на два порядки перевищує виробництво електроенергії всіма електростанціями світу.

ПОДІЛИТИСЯ: